科學家指出被污染細胞系使生物醫學遭受嚴重損失

很多被廣泛研究的細胞系繼續被Korch 背后的海拉癌細胞淹沒。

　　我希望自己的工作是在正確方向上的一個額外動力。我們所有人都希望文獻的金字塔能牢固地建立在堅實的基礎上。

　　“我稱自己為校正器。”美國科羅拉多大學遺傳學家Christopher Korch說。他急切想校正的是已困擾生物醫學研究半個多世紀的問題——實驗室細胞培養遭到污染。在過去的15年間，Korch宣稱78個被廣泛使用的細胞系最終經證實長滿了其他細胞。甲狀腺細胞系實際上由黑色素瘤細胞組成，前列腺組織被膀胱癌取代，而正常的子宮培養細胞被證明只是乳腺癌。這些都使人對不計其數的基礎生物學和疾病研究產生了疑問。

　　在一年緊鑼密鼓的數據收集和分析后，Korch相信自己第一次開始量化被污染細胞系對科學事業造成的損失。“我們正在檢查上萬篇已發表的論文、幾百萬個期刊引文以及潛在的數十億美元研究經費。”

　　一些看過Korch所撰白皮書初稿的科學家被其打動，開始推動變革。“對于Korch博士的分析，令我印象深刻的是（實驗室細胞培養被污染）問題比我預測的更加普遍。”華盛頓大學微生物學家Ferric Fang表示。

　　Fang是《感染與免疫》雜志的編輯。他說，自己將把Korch的成果呈現給發行13種期刊的美國微生物學會的領導層。不過，Fang提醒道：“并非所有使用被錯誤辨認的細胞系的研究都一定意味著努力的浪費。”一些研究可能仍會獲得有用信息。

　　而Korch說，他的目標是“讓大家明白該問題造成的巨大影響，引起科學家、資助機構、期刊和高校的注意”。

　　約有20%細胞系已被污染

　　Korch在瑞典、法國、挪威和美國開展了幾十年穩定但平凡的遺傳學研究后，于1995年來到科羅拉多州奧羅拉市。很快，Korch便被要求管理科羅拉多大學的基因測序設備，并在分析細胞系以決定其真實的基因身份方面成為全球領先的專家之一。

　　現年70歲的Korch利用一種被稱為短串聯重復分析的標準方法研究特定基因序列。該技術一直被美國聯邦調查局和其他執法機構長期使用，旨在從犯罪現場留下的血液和其他組織中鑒別基因。同時，它還被用于區分來自不同個體的細胞系。

　　“Christopher絕對是《犯罪現場調查》中的科學英雄。”科羅拉多大學癌癥中心的創立者Paul Bunn說。作為測序中心主任，Bunn表示：“Christopher在追求自己著迷的事業方面是完全自由的，沒有任何阻攔。”

　　細胞系被認為保留了原始組織的特性，并且作為一種生理學的活試管，用于研究基礎生物學和生物醫學領域最重要的問題，比如癌癥和正常組織是如何對藥物作出反應的。不過，細胞系的永生性既是它的巨大優勢，也是其最顯著的弱點。這種特性能使實驗一次又一次被重復以確認某項發現。然而，隨著這些相同的細胞系在幾十年里通過不同的人和實驗室傳遞，它們會被其他細胞污染。闖入者的生長速度會超過原始細胞，并最終完全替代正宗的實驗室培養細胞。基于自己和其他調查者的研究，Korch估計約有20%的細胞系已被污染。

　　研究人員大多無視或否認這個問題。上世紀70年代，生物學家Walter Nelson-Rees竭盡全力“曝光”了冒充的細胞系，并且力推開展正常的鑒定。然而，他的努力遭到諸多中傷，最終迫使他完全告別科學界。之后，細胞生物學家Roland Nardone擔當起斗爭的重任，強烈譴責期刊和資助機構沒有要求檢驗細胞系以驗證其身份的做法。不過，他也幾乎沒有取得任何進展。

　　量化損失

　　如今，Korch加入了這場爭論。2012年，他參加了一個由20位科學家組成、旨在清理細胞系相關文獻的全球志愿者組織——國際細胞系鑒定委員會（ICLAC）。ICLAC由澳大利亞細胞生物學家Amanda Capes-Davis擔任主席，其成員通過電話會議碰面，并且發表關于細胞培養實踐的文章，以將污染風險最小化。同時，他們在PubMed Commons網站為冒充的細胞系添加注釋。這是一個允許科學家在任何一條被美國國立醫學圖書館數據庫（PubMed）收錄的摘要下方添加評論的在線工具。ICLAC成員還向試圖為細胞系“驗明正身”的期刊和科學家提供幫助。

　　自2013年起，Korch還開始量化來自被錯誤辨認的細胞系的損失。他的第一個案例研究是HEp-2和INT 407。前者被認為源于1955年的一個喉鱗狀細胞癌樣本，后者則在1957年從兩個月胚胎的空腸和回腸培養而來。1967年，遺傳學家Stanley Gartler發現這兩種細胞系都是生物學領域研究最多的腫瘤細胞系——海拉細胞。當它們第一次被培養出來時，就已經污染并且替代了原始細胞。不過，HEp-2一直被廣泛用于研究喉癌，而INT 407被普遍用作正常腸道細胞的模型。

　　在將實驗室時間縮短到一周兩天后，明年大多數時候Korch將在家中度過，收集并量化堆積如山的數據，以估量上述兩個被污染細胞系在科學文獻中留下的“足跡”。他發現，每個細胞系都擁有多個別名。一旦掌握了它們所有的迭代，Korch便在PubMed、谷歌學術以及很多來自諸如美國微生物學會、愛思唯爾等出版商的期刊數據庫中尋找。他發現，HEp-2打著喉癌的偽裝旗號，已在5700多篇已發表的論文中使用。INT 407則以正常腸道細胞的欺騙身份被用于1300多篇已發表的論文。

　　不過，Fang爭論說，在一些情況下身份被誤認并不會有損于研究成果。“第一篇描述沙門氏菌如何侵入宿主細胞的論文就是利用INT 407細胞產生的。”Fang表示，INT 407被認為是細菌所攻擊的腸道細胞的理想模型。“這是沙門氏菌領域最重要的論文之一，已被引用了600多次。”盡管它們屬于海拉細胞，而不是腸道細胞，Fang看不出任何質疑上述論文結果的理由。

　　喚醒科學界

　　在其他案例中，細胞的身份至關重要。去年10月，《當代微生物學》雜志發表了一項使另一種食源性病原體——李斯特菌入侵細胞的基因研究。該研究比較了李斯特菌如何入侵3種明顯不同的細胞系：INT 407、HEp-2和海拉。事實上，該研究對單一的宮頸癌細胞系——海拉檢測了3次。

　　“我們使用了3種不同的細胞系，希望找到在很多組織中都能發揮作用的通用機制。”來自波蘭華沙大學的該項研究參與人員Rados.aw Stachowiak說，“我已經意識到一些細胞系存在問題，尤其是INT 407，但并不清楚問題的嚴重性。”他繼續重復很多科學家曾經歷過的承認某個細胞系是虛假的困難時期。“我不得不承認，考慮到不同的外觀甚至是生長條件，很難接受所有這些細胞系都是海拉的事實。因為結果顯示我們只是在海拉細胞系中進行了檢測，我們并不清楚這種機制是否僅限于海拉。”Stachowiak已同《當代微生物學》取得聯系，要求在論文中添加更正。

　　不過，Korch發現，即使在科學家知道自己喜愛的細胞系被污染后，他們可能仍然繼續研究它。一個典型的例子是被看作血管細胞理想模型的ECV304，因為其被認為源自臍靜脈樣品。事實上，由來自德國生物樣本庫DSMZ的遺傳學家Wilhelm Dirks領導的團隊在1999年發現，ECV304是膀胱癌。從那以后，已有1000余篇關于ECV的論文被發表。2011年，兩位研究人員在一封寫給《生物化學雜志》的信件中解釋了為何他們堅持使用該細胞系。來自佐治亞醫學院的Wen-Cheng Xiong及其同事承認對ECV的辨認出現了錯誤，但同時表示，膀胱癌細胞具有諸如血管等內皮組織的特性。為此，他們得出如下結論：在缺少理想模型的情況下，我們相信ECV304細胞在內皮功能的研究中仍然有用。

　　Korch關于成本的最新研究能否將科學界從半個世紀的惰性中喚醒？“美國國立衛生研究院（NIH）的科學家都贊成這是一個嚴重的問題，而且真正解決該問題的時候到了。”評審過Korch分析論文的NIH下屬國立綜合醫學研究所所長Jon Lorsch表示。

　　最終，所有這些努力都讓Korch保持著樂觀態度。“事實上，我看見‘水閘’開始打開。”他說，“每個地方的科學家都開始對再現性提出要求。我希望自己的工作是在正確方向上的一個額外動力。我們所有人都希望文獻的金字塔能牢固地建立在堅實的基礎上。”